[发明专利]一种陶瓷片高压热处理装置

说明书

本发明公开了一种陶瓷片定向高压热处理装置，包括：感应加热装置，具有感应加热电源，感应线圈和制冷水，所述感应加热器设有调节阀，用于给模具加热；加压模具，通过上下模座固定在万能试验机上；温度传感器，与所述加压模具相连接；光学应变片与带材侧壁相连；温度PID控制器，与温度传感器和感应加热器上的控制阀相连接，用于接收温度传感器发送的温度信号，并根据接收的温度信号来调节感应加热器参数；压力PID控制器，与应变传感器和万能实验机上的位移控制面板相连接。本发明根据不同材料厚度、保温温度及保压保温时间理所需温度和时间调整感应加热参数和压力，实现厚度方向上单一高压的加压热处理。

技术领域

本发明属于陶瓷热处理技术领域，特别涉及一种陶瓷片高压热处理装置。

背景技术

热处理对改善大部分金属和非金属材料的组织性能十分重要，对陶瓷片来说由于硬度较高，通常采用高压条件下进行热处理从而细化组织粒度，进而改善铁电性能。为缩短超硬合金、陶瓷等材料高压热处理冷却时间和品质，在日本石川岛播磨重工业株式会社公开发明专利(专利号：200480030470.7)中提出了一种高压热处理炉，该加热炉内部设置了压力容器，加热器，绝热壁，绝热盖和冷却片，从而实现内高压条件下加热和快速冷却。

再有，在另一已公开的发明专利(专利号：200510064364.7)中，日本人小林慎一提出了“制造氧化物超导线材所使用的加压热处理装置”，该装置采用加热炉内通氧气和保护气体的方式实现内高压条件下的氧化物超导线材加热热处理。但这种利用加热炉内通入气氛实现高压的方法产生的压力有限，且不具备单一方向性，且加热速度慢，结构较为复杂，能耗高，成本昂贵。目前部分科研人员采用六面顶压机开展了高硬合金或陶瓷更高的压力热处理工艺，但该设备主要功能是主要是制备超硬材料，压力不具备单一方向性，在压力和温度稳定性控制上精度有限，对材料尺寸要求苛刻，加上机器成本较为昂贵不适宜推广应用热处理工艺。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：针对上述现有陶瓷片高压热处理的缺点，本发明的目的是基于常见的万能实验机提供一种结构简单、制作和维护成本低、压力定向、能够很好实现超硬合金或陶瓷片高压热处理的装置及方法

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种陶瓷片高压热处理装置，包括：

一试验机，所述试验机包括相对设置的横梁、底座，在底座和横梁之间设有上模、下模，所述上模带有凸台，所述下模带有用于放置陶瓷片的凹槽，在进行热处理时，所述上模在外力作用下朝向所述下模移动，使得上模上的凸台与下模上的凹槽间隙配合，所述陶瓷片的外部形成有一保温罩；

一温度传感器，与所述上模相连，用于测量上模端部温度；

一感应加热器，用于对所述陶瓷片进行加热；

一应变传感器，与陶瓷片相连，用于测量陶瓷片位移变化，并反馈压力值；

一应变PID控制器，与所述应变传感器、试验机的控制器相连接，用于根据接收到的所述应变传感器的信号来向试验机的控制器发送控制信号，以使得所述试验机的控制器来控制上模的下行位移；

压力调节与厚度应变ε满足如下公式：

p＝BEε (1)

式中：模型系数B为常数；p为压力(MPa)；E为陶瓷片弹性模量(MPa)；ε为陶瓷片反馈的应变值；

弹性模量E随温度而线性降低，满足如下公式：

E＝CT+D (2)

压力调节与厚度应变ε和弹性模量E满足如下公式：

p＝B(CT+D)ε (3)